CN109304467A - 一种3d打印高强度人造石花纹模具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于人造大理石花纹模具技术领域，具体涉及一种3D打印高强度人造石花纹模具及其制备方法。所述3D打印高强度人造石花纹模具由不锈钢构成，且具有粗纹和细纹；其中所述粗纹宽度范围为5‑400mm，高度范围为5‑30mm；所述细纹宽度范围为0.5‑5mm，高度范围为5‑30mm；其制备方法包括以下步骤：扫描录入天然石图像或绘制人造石三维模型，根据所述天然石图像或人造石三维模型3D打印机喷不锈钢粉末制作模具，再对模具进行激光熔融、回火及打磨抛光处理。本发明制得的模具在细纹部分也极难断裂与弯曲，清洗时间仅为10‑20分钟，不易磨损，使用寿命长，重量轻，可做各种复杂的花纹，其综合使用成本较低。

Description

一种3D打印高强度人造石花纹模具及其制备方法
技术领域
本发明属于人造大理石花纹模具技术领域，具体涉及一种3D打印高强度人造石花纹模具及其制备方法。
背景技术
人造石英石是由石英砂粉为主要填料，以不饱和聚酯树脂作为粘合剂，在真空状况下高压压制成形、中温状态下定形的新型石材，其是一种耐磨、高硬度、无放射性污染、可重复利用的环保、绿色新型建材及装饰材料。但是通常的石英石是颗粒状的板或者是简单短碎纹的板，由于没有大理石的丰富天然纹理和色彩，使人造石英石档次得不到大的提高。目前国内外已有仿天然大理石的花纹板，但颜色相对呆板，纹理不自然。同时，花纹类型人造石英石板材由于工艺复杂，生产效率低，不良率高，从而导致供货少，售价高。
目前人造石仿大理石花纹制作方法为：采用根据需要制出的纹路图案先预制出纹路模具，然后把纹路模具对准该纹路图案的位置放在铺料板上，将混合料铺满除纹路模具的其他部位，通过压机预压，压实混合料。取出纹路模具，则制得具有花纹空腔的预制板料，花纹空腔设有主纹和呈放射性细纹。而目前人造石仿大理石花纹模具的制作方法为：通过扫描纹路图案或绘制纹路CAD图纸获得纹路图案的数据，经计算机处理并采用水刀切割机按纹路图案切割PU或PC板材，制得纹路模具。虽然这方法有效解决了花纹的单一性，但是本公司自2013年起已开始使用此方法生产仿大理石花纹石英石，经过接近五年的大量实际生产经验，发现此方法存在以下缺点：第一，强度不够。由于人造石尺寸大，长宽达到1.65*3.2米，这种塑料材质的模具强度不够，特别在细纹的地方，宽度只有0.5-5mm,极容易扭曲变形，甚至断裂。第二，清洗困难。这种塑料材质的模具容易粘树脂，造成清洗困难，清洗时间长达1-3小时。第三，寿命短。此塑料模具频繁接触树脂和过氧化物一般使用1-2个月已不能继续使用，需要更换新模具，造成模具更换和生产成本极高。因此，需要一种新型花纹模具解决以上技术问题。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种3D打印高强度人造石花纹模具及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种3D打印高强度人造石花纹模具，其由不锈钢构成，且具有粗纹和细纹；其中所述粗纹宽度范围为5-400mm，高度范围为5-30mm；所述细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为5-30mm。
优选的，所述粗纹宽度范围为10-400mm，高度范围为10-30mm；所述细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为10-30mm。在抛光定厚时抛去5-10mm的所述粗纹。
优选的，所述不锈钢为不锈钢316L，其颗粒直径为15～45um。
优选的，所述3D打印高强度人造石花纹模具的壁厚为1-2mm。
所述3D打印高强度人造石花纹模具的斜度可以为任意值，优选为40-60°。
一种3D打印高强度人造石花纹模具的制备方法，包括以下步骤：扫描录入天然石图像或绘制人造石三维模型，根据所述天然石图像或人造石三维模型3D打印机喷不锈钢粉末制作模具，再对模具进行激光熔融、回火及打磨抛光处理，最后得到所述3D打印高强度人造石花纹模具；所述3D打印高强度人造石花纹模具具有粗纹和细纹，其中所述粗纹宽度范围为5-400mm，高度范围为5-30mm；所述细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为5-30mm。
优选的，所述粗纹宽度范围为10-400mm，高度范围为10-30mm；所述细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为10-30mm。在抛光定厚时抛去5-10mm的所述粗纹。
优选的，所述扫描录入天然石图像的扫描仪的扫描精度为0.1mm，精确色域辨别范围为8级以上。
优选的，所述不锈钢粉末为不锈钢316L粉末，其颗粒直径为15～45um。
优选的，所述激光熔融的激光束温度为1399-1455℃。
优选的，所述回火的温度为1000-1050℃。
优选的，所述打磨抛光的目数范围为800-5000目。
因花纹模具具有细窄和较长的纹路，上述3D打印精度和温度需要进行严格控制，否则会导致模具的细纹位置损坏和不耐用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、由于不锈钢刚性强，制成的模具在细纹部分0.5-5mm宽度处也极难断裂与弯曲。
2、由于此方法制成的模具极其致密，因此其不容易粘树脂，清洗时间大大减少，从以前的1-3小时，可以缩短到10-20分钟。
3、3D打印可以精准地制造任何复杂的粗纹(5-400mm)、细纹(0.5-5mm)，从而制作出各种复杂的大理石花纹。
4、可以做任何纹理截面斜度的要求，方便起模具，斜度可以任意设定。经过大量实验，斜度为40-60°最为合适。
5、本发明制得的不锈钢模具不易磨损，使用寿命长，重量轻，清洗时间短，可做各种复杂的花纹，其综合使用成本较低。
附图说明
图1是本发明的3D打印高强度人造石花纹模具实体截面斜度示意图。
图2是本发明实施例1所用3D打印机的俯视示意图。
图3是本发明实施例1所用3D打印机的前视剖面图。
图4是本发明实施例1制得的人造石英石板材的花纹照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种3D打印高强度人造石花纹模具的制备方法，包括以下步骤：
1、根据所要的花纹，绘制成CAD三维图。花纹模具截面的斜度为50°，高度为10mm。
2、在3D打印机中录入步骤1所绘制成的CAD三维图，并在料腔中加入316L不锈钢粉末，其颗粒直径为15-45um。
3、调整好粉末的流速10s/50g，移动速度2cm/s与激光束的温度1399-1455℃，开始打印。
4、打印完后，进行1000-1050℃回火处理，消除应力。
5、最后进行表面处理，打磨抛光，目数范围为800-5000目，最后得到所述壁厚为1-2mm的3D打印高强度人造石花纹模具。
所述3D打印高强度人造石花纹模具中粗纹宽度范围为10-400mm，高度范围为10-30mm；细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为10-30mm。在抛光定厚时抛去5-10mm的所述粗纹。
应用制得的3D打印高强度人造石花纹模具可以制造各种常见的带有复杂花纹的人造石材。以下提供了一种人造石英石板材的制备方法，但所述模具的应用不限于此：
(1)称取石英石板材所需要的各组分，包括石英砂、石英粉、不饱和树脂、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
(2)搅拌：将复合色浆、不饱和树脂、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入树脂搅拌桶内搅拌均匀，然后倒入含有预先混合好的石英砂、石英粉的搅拌器内，按15Hz低频正转2分钟，15Hz低频反转2分钟，45Hz高频正转3分钟，45Hz高频反转3分钟，搅拌混合10分钟；
(3)铺模具和喷粉：将步骤(2)混好的物料倒入已经铺好所述3D打印高强度人造石花纹模具的垫板板内，铺平，滚压实，抽取出模具形成镂空的纹路，喷复合色粉，稍加翻动料层；
(4)真空压制：将步骤(3)中的模具垫板连同喷好粉的物料送入压机，抽真空，按先后8个频段：25Hz 40秒，30Hz 30秒，36Hz 30秒，40Hz 30秒，44Hz 60秒，50Hz 30秒高频震动；
(5)固化定型：将步骤(4)压制好的板进入固化炉，在75℃固化150分钟后平放定型24小时；
(6)定厚抛光：将步骤(5)所得胚板送入抛光机定厚后，按26-6000目的磨块进行精抛光得到长度为320cm,宽度为160cm，厚度为3cm的人造石英石板材制品，花纹图案如图4所示，其中粗纹宽度范围为10-200mm，高度为20mm；细纹宽度范围为0.5-1mm，高度为20mm。
该3D打印高强度人造石花纹模具可以在10-20分钟内用高压水枪加清洗剂将上面的残留物清洗掉，具有清洗速度快，不易磨损等优点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种3D打印高强度人造石花纹模具，其特征在于，其由不锈钢构成，且具有粗纹和细纹；其中所述粗纹宽度范围为5-400mm，高度范围为5-30mm；所述细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为5-30mm。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具，其特征在于，所述粗纹宽度范围为10-400mm，高度范围为10-30mm；所述细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为10-30mm。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具，其特征在于，所述不锈钢为不锈钢316L，其颗粒直径为15～45um。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具，其特征在于，所述3D打印高强度人造石花纹模具的壁厚为1-2mm。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具，其特征在于，所述3D打印高强度人造石花纹模具的斜度为40-60°。
6.一种3D打印高强度人造石花纹模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：扫描录入天然石图像或绘制人造石三维模型，根据所述天然石图像或人造石三维模型3D打印机喷不锈钢粉末制作模具，再对模具进行激光熔融、回火及打磨抛光处理，最后得到所述3D打印高强度人造石花纹模具；所述3D打印高强度人造石花纹模具具有粗纹和细纹，其中所述粗纹宽度范围为10-400mm，所述细纹宽度范围为0.5-5mm。
7.根据权利要求6所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具，其特征在于，所述粗纹宽度范围为10-400mm，高度范围为10-30mm；所述细纹宽度范围为0.5-5mm，高度范围为10-30mm。
8.根据权利要求6所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具的制备方法，其特征在于，所述扫描录入天然石图像的扫描仪的扫描精度为0.1mm，精确色域辨别范围为8级以上。
9.根据权利要求6所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具的制备方法，其特征在于，所述不锈钢粉末为不锈钢316L粉末，其颗粒直径为15～45um。
10.根据权利要求6所述的一种3D打印高强度人造石花纹模具的制备方法，其特征在于，所述激光熔融的激光束温度为1399-1455℃，所述回火的温度为1000-1050℃，所述打磨抛光的目数范围为800-5000目。
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